中文翻譯起重機歷史就起重機工業(yè)而言，二十世紀四十年代的一個重要詞匯是“鐵路” ，因為起重機對于鐵路行業(yè)來說仍然十分重要。例如，在 1949 年 9 月 7 日，Deutsche Bundesbahn（聯(lián)邦德國鐵路公司）成立。公司需要大載重量起重設備，將火車的一部分吊到工地現(xiàn)場。他們從 Ardelt 訂購了四臺起重量各 57 噸的蒸汽驅動起重機。1950 年，出現(xiàn)了一種特殊的帶有懸臂設計的起重機，用于在高架電線下工作。這種起重機帶有一個連接到起重裝置上的配重附著系統(tǒng)。這種創(chuàng)新設計被證明并不成功，但它于 1955/56 年被一種類似的液壓機制所取代。也是在德國，MAN 公司一直以來不僅積極制造港用、造船廠用和自走式起重機，還制造柴油動力驅動的帶有汽動轉向的旋臂式起重機。這種起重機自 1946 年起就開始制造（圖 204） ，它由 70 千瓦六缸卡車引擎驅動，起重量 6 噸，起重半徑 7米，自重 48 噸。公司還為了安全性作了一些小妥協(xié)而推出了一種裝置，其宣傳冊上寫著：“這種載荷矩安全裝置內置于懸臂機制內，從而與起重機制相連，在載荷矩超過允許值時斷開“。宣傳冊的作者認識到設備在負載超過極限時需要有所動作的重要性，而非“. 如十年前那樣，上層構造已經到了翻倒的臨界點!“。盡管這種載荷矩安全裝置只是整臺起重機的一小部分，但在起重機的發(fā)展過程中起著非常重要的作用。橋式起重機橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產和起重運輸中實現(xiàn)實現(xiàn)生產過程 機械化、自動化得重要工具和設備。所以橋式起重機在室內外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉等部門和場所均得到廣泛的運用。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組 成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構和小車運行機構等部件的機架，通常為焊接結構。起重機運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整，驅動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結構由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結構類型較多比較典型的有箱形結構、四桁架結構和空腹桁架結構。 箱形結構又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結構簡單，制造方便，適于成批生產，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復雜。四桁架式結構由四片平面桁架組合成封閉型空間結構，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結構相比，外形尺寸大，制造較復雜，疲勞強度較低，已較少生產。空腹桁架結構類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結構，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構及電氣設備裝在橋架內部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。普通橋式起重機主要采用電力驅動，一般是在司機室內操縱，也有遠距離橋式起重機控制的。起重量可達五百噸，跨度可達 60 米。簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結構組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產過程中可參與特定的工藝操作，其基本結構與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構或裝置。這種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高。主要有五種類型。橋式起重機的安全檢查為了保證橋式起重機的安全運行，在起重機運行期間需進行一些安全常規(guī)檢查，檢查項目及要點如下：（1） 起升高度限位器、行程限位開關及各聯(lián)鎖機構性能正 橋式起重機常，安全可靠。（2）各主要零部件符合安全要求：開口增大小于原尺寸的 15%，扭轉變形小于 10%；板鉤襯套磨損小于原尺寸的 50%，板鉤心軸磨損小于 5%，無剝落、毛刺、焊補。吊鉤掛架及滑輪無明顯缺陷。鋼絲繩表面鋼絲磨損、腐蝕量小于鋼絲直徑的 40%，斷絲在一個捻距內小于總絲數(shù)的10%，無斷頭，無明顯變細，無芯部脫出、死角扭擰、擠壓變形、退火、燒損現(xiàn)象。鋼絲繩端部連接及固定的卡子、壓板、鍥塊連接完好，無松動，壓板不少于 2 個，卡子數(shù)量不少于 3 個。卷筒無裂紋，連接、固定無松動；筒壁磨損小于原壁厚的 20%；安全卷不少于 2 圈，卷筒與鋼絲繩直徑比例符合要求。平衡輪固定完好，鋼絲繩應符合的要求。制動器無裂紋，無松動，無嚴重磨損，制動間隙兩側相等尺寸合適，有足夠的制動力，制動帶磨損小于原厚度的 50%。通過對橋式起重機的安全常規(guī)檢查，對杜絕人身事故，減少設備事故，提高設備運轉率，降低檢修費用等均起到了顯著作用。焊接機械裝備和焊接滾輪架焊接是一種制造技術，它是適應工業(yè)發(fā)展的需要，以現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展為基礎發(fā)展起來的，并且直接服務于機械制造工業(yè)。焊接技術的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密聯(lián)系，一般工業(yè)先進國家，鋼產量的一般左右需要采用焊接工藝才能形成產品，在石油華工、礦山冶金、金屬結構、起重運輸、水陸交通、航空航天、橋梁建筑電腦感機械設備制造部門，焊接有著重要而廣泛的作用。許多設備中的大型結構，幾乎都是焊接結構。現(xiàn)在隨著科學技術的發(fā)展，生產規(guī)模的日益擴大，焊接結構正朝著超大型、高容量、高參數(shù)等的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產提供質量更高、性能更好的各種焊機、焊接材料和焊接工藝，而且要提供各性能優(yōu)越的焊接工裝設備，使焊接生產實現(xiàn)機械化和自動化，減少人為因素的干擾，達到保證和穩(wěn)定焊接質量、改善焊工勞動條件、提高生產率的目的。但是焊接生產是綜合性生產，在焊件制造過程中，出了焊接工序本身外還有還有很多工序的配合， ，因此焊接生產的機械化、自動化，不僅僅局限于焊接工序本身，還包括焊接工序銜接的上下各種工序的機械化、自動化，只有各個工序實現(xiàn)了機械化和自動化，才能實現(xiàn)焊接生產的綜合性機械化和自動化。焊接機械裝備分為以下類型：焊接工裝夾具、焊接變位機械、焊件輸送機械和其他從屬裝置。從使用范圍來看，焊接機械裝備又分為通用和專用兩類。通用焊接機械裝備通用性強使用性廣,整臺機械能適應產品結構的變化重復使用。它們可以組合在一起使用，也可以組合在焊接生產線上，成為焊接生產的一個組成部分。專用焊接機械裝備為了適應但品種、大批量的焊接生產需要專門設計制造的。這種裝備專業(yè)性強、生產率高、控制系統(tǒng)先進，很好地滿足產品結構、焊接工藝、生產批量的要求。焊接機械裝備對焊接的生產的有利作用有如下幾個方面：１）采用焊接工裝夾具，零件有定位器定位，不用劃線，不用測量就能得到準確的裝配位置，從而保證了裝配精度，加快了裝配作業(yè)的進度。２）由于焊件在夾具中可以強行加固或預先給予反變形，所以能控制或者消除焊接變形。３）采用焊接工裝夾具后，由于保證了焊接裝配精度，控制了焊接變形，所以能夠提高焊件的互換性能，焊件上的配合孔、配合槽等機械要素可由原來的先焊接后加工變?yōu)橄燃庸ず蠛附?，從而避免了大型焊接結構焊接后加工所代來的困難，有利于縮短焊接的生產周期。４）采用焊接變位機械，可縮短裝配和焊接過程中焊件反轉變位的時間，減少了輔助工時，提高了焊機利用率和焊接生產率。５）采用焊接變位機械可使焊件處于最有利的焊接位置。這有利于操作，有利保證焊接質量，而且可加大焊接工藝規(guī)范，充分發(fā)焊接方法的效能。６）采用喊變位機可擴大焊機的焊接范圍。７）采用焊接機械裝備后，可使手工操作變位機械操作，人僅處于控制的地位，減少了認為因素對焊接質量的影響，也降低焊工操作水平的要求。８）只有與焊接機械裝備相互配合，才能在條件困難、環(huán)境危險、不宜由人工直接操作的場合實現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫、深水、有放射性的環(huán)境中進行焊接作業(yè)，都需要與相應的焊接機械裝備相互配合才能實現(xiàn)。９）欲使焊接工序本身實現(xiàn)機械化和自動化，或者使焊接生產過程實現(xiàn)綜合自動化，都需要有焊接機械裝備的配合才能實現(xiàn)?？傊?，焊接機械裝備對焊接生產過程的有利作用是多方面的?？偫ǘ?，就是保證焊接質量，提高焊接生產率，改善工人卒業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)機械化和自動化焊接生產過程四個方面。因此，無論在焊接車間或是在施工現(xiàn)場，焊接機械裝備已經成為焊接生產過程中不可缺少的裝備之一，從而獲得了廣泛應用。焊接滾輪架是借助主動滾輪和焊件之間的摩擦力，帶動焊件旋轉的變位機械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配和焊接。若對主、從動滾輪的高度做適當調整，也可以進行錐體、分段不等徑回轉體的裝配與焊接。一些非圓長形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡器內，也可在焊接滾輪架上進行焊接裝配作業(yè)。焊接滾輪架的結構形式和分類如下：第一類是長軸式滾輪架。滾輪沿兩平行軸排列，與驅動裝置相聯(lián)的一排為主動滾輪，另一排為從動滾輪，也有兩排均為知道滾輪的，主要用于細長薄形焊件的組對與焊接。有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑 0.3~0.4ｍ、長度 1~5ｍ。筒體置于其上不易軸向變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊和環(huán)縫的焊接。有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑 、長度 1~5 。筒m4.0~3體置于其上不易變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊和環(huán)縫的焊接。長軸式滾輪架多是用戶根據(jù)焊件的特點自行設計制造的，市場可供選用的定型產品很少。第二類是組合式滾輪架，它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架（即在一個支架上有一個主動滾輪座和一個從動滾輪座）都是獨立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長度進行任意組合，其組合比例也不僅是 1 比 1 的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適用性很強，是目前應用最為廣泛的結構形式。國內外有關生產廠家，均有各自的系列產品供應市場。若焊接壁厚較小而長度很長的焊件時，宜用幾臺混合式滾輪架的組合，這樣沿筒體長度方向均有主動滾輪驅動，使焊件不致打滑和扭曲。若裝焊壁厚較大、剛性較好的筒形焊件時，則常采用主動滾輪架和從動滾輪架的組合，這樣即使是主動滾輪架在筒體的一端驅動焊件旋轉，但是由于焊件的剛性好，仍能保持轉速均勻，也不致使扭曲變形。為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應能調節(jié)。調節(jié)方式 兩種：一種是自調式的；一種的非自調式的。自調式的可根據(jù)焊件的直徑自動調整滾輪的間距；非自調式的是靠移動支架上的滾輪座來調節(jié)滾輪的間距。非自調式的焊接滾輪架是靠移動支架上的滾輪座來調節(jié)滾輪間距的。對重型滾輪架，多采用車間起重設備挪動滾輪座進行分段調節(jié)。對輕型滾輪架，多采用手動和電動絲杠—螺母機構來移動滾輪座進行連續(xù)調節(jié)。為了便于調節(jié)滾輪架之間的距離，以適應不同長度焊件的焊接裝配需要，有的滾輪架上還安裝有機動或非機動的行走機構，沿軌道移行，以調節(jié)相互之間的距離。焊接滾輪架多采用直流電動機驅動，降壓調速。但用于裝配作業(yè)的滾輪架則采用交流電動機驅動，恒速運行。近幾年，隨著晶體閘流管變頻器性能的完善以及價格的降低，采用交流電動機驅動、變頻調速的焊接滾輪架也日趨增多。金屬滾輪架多用鑄鋼和合金球墨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為 50HRC，滾輪直徑 200~700ｍｍ之間。國外焊接滾輪架的品種很多，系列較全，承載量 1~1500ｔ、適用焊件直徑1~8ｍ的標準組合式滾輪架（即兩個主動滾輪座與兩個從動滾輪座的組合）均成系列供應。其滾輪線速度多在 6～90 ｍ/ｈ之間無級可調，有的還有防止焊件軸向竄動的功能。我國已有不少廠家生產焊接滾輪架，最大承載量已達400ｔ、適用焊件直徑可達 6ｍ，滾輪線速度多在 6～60ｍ/ｈ之間無級調速。防止軸向竄動的焊接滾輪架已有生產，但性能質量尚待提高。1997 年中國焊接年鑒統(tǒng)計，我國已有 23 家焊接輔助機生產廠制造各種型號和規(guī)格的焊接滾輪架，用戶需要時，應首先予以選用。選用時，除使焊接滾輪架滿足焊接重量、筒徑和焊接速度的要求外，還應使?jié)L輪架的驅動力矩大于焊件的偏心阻力矩。但目前國內外生產廠家標示的滾輪架性能參數(shù)，均無此項數(shù)據(jù)，所以為使焊件轉速穩(wěn)定，避免打滑或因偏重而造成的自行下轉，對大偏心矩焊件使用的滾輪架，進行驅動力矩和附著力的校驗是非常必要的。另外對薄壁大鎮(zhèn)靜焊件使用的滾輪架，為防止筒體軸向變形，宜選用多個混合式滾輪架的組合。焊件軸向竄動的原因及影響因素的思考，首先，問題的提出，焊接滾輪架驅動焊件饒其自身軸線旋轉時，往往伴有軸向竄動，從而影響焊接質量和焊接過程的正常進行，嚴重時會導致焊接過程的中斷，甚至發(fā)生焊件顛覆等設備人身事故。因此，國內一些工廠常采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，強制制止焊件的軸向竄動。這種辦法對小噸位焊件還有效，但對大噸位焊件或實施對焊縫位置精度喊焊速穩(wěn)定性要求很高的帶極堆焊和窄間隙焊等工作時采用硬性阻擋，則勢必使焊件旋轉阻力增大，引起轉速不穩(wěn)定，產生焊接缺陷，并可能使焊件端部已加工好的坡口因擠壓而破壞，有時甚至還會發(fā)生電動機過載燒壞事故。在此背景下，過開發(fā)了防軸向竄動技術，并于 20 世紀 80 年代中期推出了防止焊件竄動的焊接滾輪架，將焊件的竄動量控制在 內，滿足了各種焊m2?接方法對施焊位置精度的要求。我國自 20 世紀 80 年代末期也開始了這項技術的研究，并研制出了樣機。20 世紀 90 年代初期，國內個別焊接輔機制造廠已有產品上市，但為形成規(guī)模。在防竄精度和使用可靠性方面，比瑞典意大利等國還存在差距。然后，焊件發(fā)生軸向竄動的原因及其影響因素的研究對焊接滾輪架而言，當焊件和滾輪都是理想圓柱體且各滾輪和焊件都是圓柱體，且各滾輪軸線都在同一水平面內并平行于焊件軸線時，則從動滾輪驅動焊件作用在焊件上的力，和從動滾輪作用到焊件上的反力是，均為圓周力。此時，焊件饒自身軸線轉動，不會產生軸向竄動，但是當這一條件受到破壞，例如滾輪架制造安裝存在誤差、焊件幾何形狀不規(guī)則等，使前后排滾輪存在高差和滾輪軸線與焊件軸線不平行，從而導致焊件自重以及主動滾輪、從動滾輪與焊件接觸處存在軸向分力時便形成了焊件軸向竄動的條件，但是各軸向力的方向并不完全一致。在生產實踐中，由于前后排滾輪的高程精度很容易控制，且前后排滾輪的間距較大，因此焊件自重產生的軸向分量很少，不是產生軸向竄動的主要原因，而滾輪的安裝制造誤差、焊件幾何形狀偏離理想圓柱體等綜合因素的作用，使?jié)L輪軸線與焊件軸線不平行而產生空間交角，導致各滾輪都有軸向力作用于焊件，這才是發(fā)生軸向竄動的主要原因。通過大量的實驗結果的分析表明：1）滾輪軸線與焊件軸線越不平行，所形成的螺旋角越大，則焊件的軸向竄動的速度就越大。2）焊件軸向竄動速度與其轉速成正比。3）同向偏轉同一角度的滾輪數(shù)目越多，焊件的軸向竄動速度越快，成非線性增長關系。焊件的橢圓度和焊件的偏重都使焊件的軸向竄動速度成周期性變化。4）各滾輪軸線在同一水平面的情況下，滾輪間距和滾輪之間的相互距離，對軸向竄動的速度沒有影響。5）焊件重量的增加對焊件的軸向竄動速度幾乎沒有影響。由此可見，滾輪各軸線與焊件軸線的平行度應該是焊件軸向竄動的最主要原因。因此在制造和使用焊接滾輪架的時，應注意做到以下三點：滾輪軸線都在同一水平面內，并相互平行；滾輪間距應相等；滾輪架都位于同中心線上。 本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表指導教師： 職稱： 副教授 所在系部（單位）：機械與動力工程學院 教研室（研究室）： 機制系 題 目 雙梁 A 型門式起重機結構設計學生姓名 專業(yè)班級 學號一、選題質量（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3 題目工作量；4 、題目與生產、科研、經濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度）所選的題目與書本學習知識聯(lián)系緊密,比較貼近生產實際情況，比較具有代表性;適合中批量生產，具有非常大的發(fā)揮空間和巧活多樣的設計思路，對于本科機制專業(yè)的學生來說，題目難度相對適中; 課題對學生的專業(yè)素質要求較高，并且該題目由該同學單獨完成，經由嚴謹?shù)臄?shù)學計算，具有較高的工作量;選題完全符合專業(yè)培養(yǎng)目標，屬于機械設計制造工藝的一種,對即將畢業(yè)的學生的再學習有著較好的指引作用, 不僅僅局限在機械基礎知識上更涉及了有關材料學、力學等多學科知識，使我們對交叉學科有了一定的涉足，綜合訓練的要求也得到充分的體現(xiàn)。二、開題報告完成情況開題報告已經完成。從適合實際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設計方向；對雙梁 A 型門式起重機和工作過程已經有了一定的認識了解。已經對課題進行了設計、分析，并有了突破性的進展。同時，已完成了對相關資料的查閱，對課題有了總體的分析，開題報告完成質量相對較高。三、階段性成果1、本次設計的開題報告已經完成，總體布置方案和主要結構參數(shù)已確定，并完成一些標準件的選型及和大多數(shù)零部件的設計計算工作。2、部分零件圖的繪制已經基本完成，設計說明書已經開始整理。3、英文翻譯工作已經基本完成，現(xiàn)在正對一些結構設計進行校核。四、存在主要問題由于專業(yè)基礎知識學習不夠深入，設計經驗欠缺，參考資料收集有限，設計主題思路把握不夠，簡單問題解決不夠靈活；設計中結構較復雜，特別是支腿、馬鞍部分，設計難度較大，計算量較多。另外沒有仿真軟件的支持，無法確定設計是否有應有的設計效果，并且有比較多的相關專業(yè)知識的綜合運用，所以需要進一步更多細致耐心的工作，需要進一步完善設計理念。 五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日1摘要進入 21 世紀以來，我國的鐵路、造船工業(yè)進入了快速發(fā)展的軌道，門式起重機因其在露天作業(yè)環(huán)境中有其它類型起重機無法替代的優(yōu)勢，因此對其進行研究、創(chuàng)新，使其結構更合理，使用更方便，具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義。本設計以雙梁 A 型門式起重機結構設計為設計目標，內容包括主梁、支腿、馬鞍、上下橫梁等結構的設計。首先采用許用應力法及計算機輔助設計方法和第四強度理論對主梁結構進行載荷計算，然后對其強度、穩(wěn)定性、剛度進行校核，最后進行螺栓連接的計算。如不符合，重復所做步驟。其設計很好的體現(xiàn)了結構力學、材料力學在金屬結構件和起重機運輸中的重要運用。關鍵詞：門式起重機；金屬結構；載荷計算；雙梁 .1AbstractIn the 21st century, China's railways, shipbuilding industry has entered a rapid development track, gantry crane in its operating environment in the open air there are other types of cranes can not be replaced advantage, so its research, innovation, its structure is more reasonable , More convenient, has important strategic and practical significance.The design-A double beam gantry crane design goals for the design, including the main beam, legs, saddle, upper and lower beams and other structures. Focus on part of the structure of the load and load combinations, the final calculation of the bolt connection. Good indication of the design of structural mechanics, mechanics of materials in the metal structure and the importance of transport used cranes.Key words：Gantrycranes; metalstructure; loadcalculation; doublebeam .2目錄第一章 前言 .11.1 結構簡介 11.2 發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 研究 目的和意義 2第二章 總體設計 .42.1 總體設計 42.1.1 材料選擇 42.1.2 總體結構設計 42.1.3 設計參數(shù) .52.2 部件截面形狀的確定 62.3 截面慣性矩驗算 .11第三章 主梁計算 123.1 載荷及內力計算 .123.1.1 載荷計算 .123.1.2 內力計算 173.2 主梁的強度 .243.2.1 主梁彎曲應力驗算 243.2.2 主梁支撐處的剪力 .283.2.3 主梁疲勞強度 .293.3 主梁的穩(wěn)定性 .303.4 主梁剛度設計計算 .353.4.1 主梁跨中一簡支剛架靜剛度計算 .353.4.2 小車懸臂一簡支剛架靜剛度計算 .363.4.3 主梁水平靜剛度計算 .363.4.4 懸臂的水平靜剛度 .373.4.5 主梁動剛度 37第四章 支腿平面內剛架的設計 404.1 鋼架的三次超靜定結構 .404.2 馬鞍橫梁跨中截面內力計算 .424.2.1 剛性腿側計算 .424.2.2 結構彎矩計算 .433第五章 支承架設計及計算 455.1 支撐架剛度計算 .455.2 支撐架的小車軌頂處位移 .515.3 整體穩(wěn)定性計算 .58第六章 螺栓連接強度計算 606.1 馬鞍的連接強度計算 .606.2 支腿與橫梁的連接計算 .616.3 主梁在跨中的連接計算 .626.4 主梁蓋板的螺栓連接 .62結論 .64致謝 .65參考文獻 .66附錄：外文資料與中文翻譯 .671第一章 前言1.1 結構簡介門式起重機是橋式起重機的一種變形。在港口主要用于室外的貨場、料場貨、散貨的裝卸作業(yè)。它的金屬結構像門形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。門式起重機具有場地利用率高、作業(yè)范圍大、適應面廣、通用性強等特點，在港口貨場得到廣泛使用。本次設計的起重機因支腿形狀類似字母 A 又稱 A 型門式起重機，該裝置主要是由雙主梁、兩剛支腿、兩柔支腿以及馬鞍、上下橫梁等結構組成。雙梁 A 型門式起重機一般做成箱型結構，而且常做成雙懸臂的橋架。有時也可做成桁架結構，但是桁架結構存在著制造勞動量大，維修保養(yǎng)不方便等缺點，所以一般設計成箱梁門式起重機。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀目前，國內專業(yè)生產大型起重機的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三一重工、撫挖等公司產品系列較全，市場占有率較高。中聯(lián)重科在 2007年 12 月宣布實行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后。現(xiàn)已成功開發(fā)了 50t~600t 履帶式起重機產品系列。作為中國起重機行業(yè)的領跑者，徐州重型機械有限公司現(xiàn)在已經形成了以汽車起重機為主導，履帶式起重機和全路面起重機為側翼強勢推進的龐大型譜群。國內最具歷史的履帶式起重機生產企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有 35t~350t 的履帶式起重機產品系列。QUY350 是撫挖 2007 年推出的國產首臺 350t 履帶式起重機，填補了國內 350t 履帶式起重機的產品型譜空白。國外專業(yè)生產大型起重機廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產品系列較全， 市場占有率較高。利勃海爾公司的產品技術先進、工作可靠，其生產的 LR 系列履帶起重2機最大起重量已達 1200t。其桁架臂履帶式起重機系列在 2007 年又喜添新品 LR1600/2，使其產品型譜更加完善。未來的一段時間內，起重機的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：（1）大噸位的自拆裝系統(tǒng)。 （2）便利模塊化和組合化。 （3）混合型起重機1.3 研究目的和意義通過對雙梁 A 型門式起重機的研究和創(chuàng)新設計，能夠讓我很好的掌握結構力學、材料力學在金屬結構件和起重機運輸中的運用。作為畢業(yè)設計的一大課題，在融合貫通機械專業(yè)的同時，更能很好的使自己所學專業(yè)知識全面化、系統(tǒng)化。本次設計的結構較復雜，特別是支腿、馬鞍部分，設計難度較大，計算量也較多。不光是對專業(yè)知識的考察，更體現(xiàn)在自己對待生活和學習的態(tài)度上。通過這一環(huán)節(jié)的訓練，更能很好的提高了以下方面的能力：1、綜合運用所學知識和技能，獨立分析和解決設計問題的能力；2、熟練運用基本技能，包括繪圖、計算機應用、翻譯、查閱文獻等等的能力；實驗研究的能力；撰寫科技論文和技術報告，正確運用國家標準和技術語言闡述理論和技術問題的能力：3、收集加工各種信息的能力，獲取知識的能力；5、多角度的培養(yǎng)我們綜合運用和擴大所學知識面的能力，以提高理論聯(lián)系實際的能力。6、通過依據(jù)數(shù)據(jù)、準確的制圖，培養(yǎng)了我們收集、整理、分析及運用資料的能力 。7、另外它不僅僅局限在機械基礎知識上更涉及了有關材料學、力學等多學科知識，使我們對交叉學科有了一定的涉足，拓寬了我們的知識3面，更激發(fā)了進行本專業(yè)工作、學習的激情與興趣。本設計為 32t 雙梁 A 型門式起重機結構設計，根據(jù)給出的設計參數(shù)，設計出符合要求滿足使用性能的起重機結構，并對設計出來的結構進行校核計算。所用到的研究方法主要有經驗總結法、比較研究法、文獻資料法等。借鑒前人對起重機結構設計的成熟經驗，結合目前雙梁 A 型門式起重機所存在的缺點和不足，進行起重機的創(chuàng)新性結構設計。通過翻閱相關文獻書籍對涉及到的雙主梁、兩剛支腿、兩柔支腿以及馬鞍、上下橫梁等結構進行計算，特別是載荷計算及載荷組合，螺栓的連接計算。比 較 研 究 法 可 以 理 解 為 是 根 據(jù) 一 定 的 標 準 ， 對 兩 個 或 兩 個 以 上 有 聯(lián) 系的 事 物 進 行 考 察 ， 尋 找 其 異 同 ， 探 求 普 遍 規(guī) 律 與 特 殊 規(guī) 律 的 方 法 。具 體 要 求 如 下 ：a、設計中要注意的問題是結構較復雜，特別是支腿、馬鞍部分，設計難度較大，計算量較多。 b、通過本次設計，熟練掌握結構力學、材料力學在金屬結構件和起重機運輸中的運用。c、完成校院要求的工作量和畢業(yè)設計論文的撰寫。4第二章 總體設計2.1 總體設計2.1.1 材料選擇在選擇起重機材料時一般應考慮以下幾個方面：1.經濟性：性能與材料價格成正比;2.設計要求：對于有重量限制的，可以選用強度等級好一些的材料;3.作業(yè)環(huán)境要求：對于有低溫操作要求的產品，必須考慮材料的低溫沖擊性能，也就是 A/B/C/D/E 等;4.制造能力：如果對于高強度板的焊接能力達不到，就不能選用。參閱大連起重機廠編的《起重機設計手冊》 ，起重機金屬結構主要受力構件應采用平爐或轉爐的碳素鋼和普通合金鋼，但端梁一般采用Q235B 的鋼材或者型材。2.1.2 總體結構設計依據(jù)原始資料及查閱《起重機課程設計手冊》現(xiàn)列出門架的結構簡圖及其主要尺寸如圖 2-1，2-2 和表 1-1 .圖 2-1 門架結構簡圖5圖 2-2 門架結構簡圖具體尺寸如表 1-1：表 1-1A1 5.2m A2 4.2mA3 11.16m A4 1mA5 8m A6 1.4mL1 10m B2 1.89mB3 11.32m2.1.3 設計參數(shù)①總體參數(shù)起重量：Q=32t 跨度：S=26m工作級別 A6 起升高度：11m起升速度： 工作風壓;q=250Pamin/3.9?起V②大車參數(shù)大車運行速度：V=37.8m/min 大車輪距（基距）：B=8.5m懸臂全長： 有效懸臂長度：L21 mS61?6整機總重： (估)馬鞍自重：106.8t?AGtGm36.?操縱室重： 電器集中質量：kgc5kgdq750梯子等重： 單支腿自重：ct24tt.③小車參數(shù)小車自重： 小車軌：P38tGxc3.1?小車輪距：b=2.7m 小車軌距：K=2.5m小車軌面到小車最高點的高度：1.6m2.2 部件截面形狀的確定雙 梁 門 式 起 重 機 承 載 能 力 強 ， 跨 度 大 、 整 體 穩(wěn) 定 性 好 ， 品 種 多 ，但 自 身 質 量 與 相 同 起 重 量 的 單 主 梁 門 式 起 重 機 相 比 要 大 些 ， 造 價 也 較高 。 根 據(jù) 主 梁 結 構 不 同 ， 又 可 分 為 箱 形 梁 和 桁 架 兩 種 形 式 。 但 考 慮到 制造勞動量大，維修保養(yǎng)不方便等缺點，目 前 一 般 多 采 用 箱 形 結 構 。1.主 梁 截 面1） 如 圖 2-3 所 示 主 梁 截 面 的 形 狀 及 尺 寸 。由已知條件和經驗值可知主梁截面的主要結構尺寸及重要參數(shù)如下 ：高度： 取腹板高度：0Hm?120hm?翼緣板厚度; 取主腹板厚度： ，1??8?副腹板厚度： 627圖 2-3 主梁截面圖2）主梁尺寸計算主梁高度如下： mhH12012001 ?????主梁寬度： mm)6~48()5.~4(?b主腹板外側間距： mL30~60603?側且 ，取 b=614mm,上下翼緣板各不相同，分別120473bm??為 及 .取懸臂部分的橫斷面完全等同于中間主梁的橫斷面，675?6選擇偏軌箱型形式，采用偏軌省去了中軌支撐軌道而設置橫向加勁板，從而也省去了大量的焊縫，減少制造過程變形為了能在主腹板上設置軌道和壓板須使上翼緣板的懸伸寬度加大因而增加了保證懸臂部分局部穩(wěn)定性而設置的三角肋。3）截面慣性矩驗算面積： ? ?22106547381206308Am??????822614074980.749Amm???型心坐標： 61328.3Xc???735104Yc慣性矩:94.826Ixmy??2.馬鞍截面 如圖 2-4 馬鞍截 面 的 形 狀 及 尺 寸圖 2-4 馬鞍的截面形狀面積： 22(3842608)163840.164Amm?????質量： HgFmaq N7.93慣性矩： 342.10IX???4.5IY?3.支腿截面 如圖 2-5、2-6 所示支腿截 面 的 形 狀 及 尺 寸支腿上端的截面在門架平面內的慣性矩：911323.60.160.20.22IX? ???????? ?? ? 40.1m?支腿下端的截面在門架平面內的慣性矩：， 34.91Imx? 48.5yIm??圖 2-5 支腿上端的截面形狀圖 2-6 支腿下端的截面形狀4. 端梁截面 如圖 2-7 所示端梁截 面 的 形 狀 及 尺 寸10由于端梁一般是偏于安全的,參閱《起重機課程設計》選取截面截面如圖 2-7圖 2-7 端梁截面形狀5.下橫梁截面 如圖 2-8 所示下橫梁截 面 的 形 狀 及 尺 寸 圖 2-8 下橫梁的截面形狀下橫梁面積: 22(28068)40.4Amm?????型心坐標： ， XCY慣性矩： ， 34.91Ix?4.15yI?112.3 截面慣性矩驗算因主梁為關鍵性部件，在起重機使用過程中承載主要載荷，現(xiàn)對主梁的慣性矩進行初步驗算小車集中載荷： 1323109.841079210673mQptGxNjPN?????????????主滿載小車位于主梁跨中產生的垂直靜撓度為： ??mLYEIpYX5.28048131 ???2m31026a91026 2NPEI???? ??取 查 取 ，材 料 力 學 》 教 程 表材 料 的 彈 性 模 量 ， 由 《主 梁 的 抗 彎 剛 度 冊度 ） ， 見 起 重 機 設 計 手主 梁 的 許 用 靜 位 移 （ 撓1.17 mm?????13485.48)(1 YEpLIX ?904當滿載小車位于懸臂端極限位置產生的垂直撓度為： ??mlEIlLPYX 4.735063)(222???2.32?????1.60)26()(1)( 3322lpIX 10?4m主梁截面許用慣性矩: 滿足要求??4907.I?12第三章 主梁計算3.1 載荷及內力計算3.1.1 載荷計算（1）固定載荷主梁自重載荷： m2843.910' NLmgFq???小車軌道重量： 3.69/1/g欄桿及導電架質量： 09.80/FmgNmL???主梁的均布載荷： (28431)/'4205/FqgN???（2）移動載荷首先假定小車的重量中心與起升載荷的重量中心均集中在小車的中心。起升載荷： ()(3201)9.83270PmgNQ??????小車自重載荷： .4Gx滿載小車靜輪壓有前面已知： 108792Pj空載小車靜輪壓： .1473029''41mgGxNj??????217438pN??13(3)動力效應系數(shù)起升沖擊系數(shù)： 1.??起升動載系數(shù)： 43.1876.0212min ?????qV?運行沖擊系數(shù)： .0585.584hy?(4)慣性載荷按車輪打滑條件確定大小車運行的慣性力一根主梁上的小車慣性力： 1087921532PNxg????大車運行起制動慣性力（一根主梁上）為：均布慣性力主梁： 405/41/271FqmH?小車集中慣性力： 3872PN???(5)風載荷作用于貨物的風載荷： NAqCkFihW 125601.1 ????非工作狀態(tài)風載荷： i .47867.3 ??作用于主梁上的風載荷:小車： 11.71250hiPCkqAN???主梁: NKn 3645)125.6(2 ?????(6)扭轉載荷偏軌箱型梁由 和 的偏心作用而產生移動扭矩如圖 3-1 所示。偏軌p?H箱型梁彎心 A 在梁截面的形心軸上（不考慮翼緣外伸部分）彎心至主腹板中心的距離為：14686212()(14)2018eb m??????????軌高： 34hmg1' (2034)72H???移動扭矩： 8.26534TPeNmp?:'187.h（7）慣性載荷下橫梁產生的慣性力，下橫梁面的截面，由大車輪直徑 D=900m 選定下橫梁截面尺寸，下橫梁面積: 22(28068)40.4Amm?????形心坐標： XCY?圖 3-1 下橫梁截面形狀及尺寸下橫梁面積: 22(28068)40.4Amm?????形心坐標： XCYC15慣性矩： 342.9160Imx???48.150yIm???則下橫梁產生的自重載荷為： .7.29./FkAgNXhL?73.8/下橫梁產生的慣性力為： NLFPXhH 14.592106???馬鞍的截面（在門架平面內）產生的慣性力： 面積： 2(3842608)6384.6Amm????質量： 1.75.19./15/Fkgqma??慣性矩： 34.IX?4.510IY???慣性力： ??152.631820FLqaPNHm????支腿上截面產生的慣性力：慣性矩： 1323.60.16.20.122IX? ??????? ?? ?4.m?支腿下截面產生的慣性力：慣性矩： 342.9160Ix??48.5yI??取支腿從下截面開始的 0.7H 處作為計算截面如圖 3-2 所示。平均面積： 16020821.Am???平均實體面積： 160????????????????1622360.36m?圖 3-2 下支腿 0.7H 處截面形狀及尺寸慣性矩： IX?3440.72.10m??1Iy339?支腿自重載荷為： .2785.69.8/3102/2FkAgNmq????(8)偏斜側向力一根主梁的重量： LPqG104)(43' ??一組大車運行機構的重量： 29.876mgNj??司機室及設備的重量（按合力計）： 0.190PNGs?一根端梁的重量： 2843.5718PFLdq???滿載小車在主梁跨中時，左側下橫梁總靜輪壓 PR1如下 1711 2()2(1)237047631025(4.5)193.8109()479dPpPPpRQGztmaXhLdGLx sN??????????由 ，查得.620?BL.75??側向力： 14029.13524PNSR??滿載小車在主梁與支腿相接處 ??NLdPPSX GdLXhmaZtGQR7.6319826310 48.1973542102742 2?????????? ??????????????側向力： 897540.17603PNSR????3.1.2 內力計算（1）垂直平面內的應力計算主梁內力時，將門架當作平面靜定結構分析,由主梁自重均布載荷引起的力有：支反力： NLFVqBA 5.8620)1426(405)12( ??????剪力： NQRCLD .37)4qR 605????18跨中彎矩： mNlLFMqL 13876502.)426(05)4(242 ???????跨端彎矩： .2lCD?:圖 3-3 內力模型圖考慮移動載荷引起的主梁內力，取小車輪壓 分別1087921?jjp計算小車位于跨中和懸臂端時的主梁內力。191）小車位于跨中，受力如圖 3-4 所示。圖 3-4 小車受力圖跨中的剪力為：119843????????)265.1(2743815.)21(LKPFP? mN跨中的內扭矩： ????.34804TTnH????:mN367最大彎矩作用位置：24.75????????)2617438(5.098221LpPkXjjjj mN20求得支反力為: NLKXPLVjjA 5.1246).8(21079210879)(21 ????????pPAjjB 35.4)(21 ???剪力為： ， NVQD5.41VQBC922）小車位于懸臂端，如圖 3-5 所示。圖 3-5 小車受力圖支持反力 VA計算如下： NLklPLljj 25.71626)5.( 108792610879)(''21???? ?????21NLklPlVjjB 5.397246.108792610879''21 ???????剪力： NVQBRDLC5.34D 7.1.576.394?彎矩： ??NklplPMjj 5.123648)5.6(6089)(''21 ?????NLVB 5.145.39742 ???滿載小車處于主梁的左端時，如圖 3-6 所示。圖 3-6 滿載小車受力圖 跨端剪力為： NLKPFPC 3.27586.2174385.4 ????????跨端內扭矩： (0)1T mnH??:= mN.328當小車制動時，慣性力順主梁方向引起的主梁內力，如圖 3-7 所示支反力： NLhPVgXBA 8.657021???22剪力： NVQBADC8.6570??13HPAXg圖 3-7 主梁受力示意圖 跨中彎矩： 1153.6832MPhNmLXg???:支座處彎矩： .172D（2）水平面內的應力在主梁水平面內，如圖 3-8 所示當大車制動時由于慣性力和風載荷引起的主梁內力（其中由主梁自重引起的慣性力 和小車自重引起的FH已計算過）：PH23圖 3-8 主梁內力簡圖是將風載荷 均布在主梁上2q2p（順大車軌道方向的風載荷）NmlL1.428619????小車在跨中： 2()(5).52MFqlDH????14583N?: mNPplLqHWHL 23679)1085.67430(4162)4156(2 )22 ??????? ?????????????小車在懸臂端： ???214LMFqlpPDHH?? N5.173426)085374()4561(2 ???????212LqlPLw???????75.93426)0874537(64)156(2 ????????????現(xiàn)分別將主梁在水平面和垂直面產生的彎矩列表如表 3-1，3-2。24表 3-1 主梁在水平面內的彎矩（N/m）小車的位置 DML2M小車在跨中 -14853 236792小車在懸臂 -173734.5 9534.75表 3-2 主梁在垂直平面內的彎矩（N/m）產生彎矩的外力主梁均布質量 q 下 移動載荷 P 下小車的位置 DML2DML2小車在跨中 -73648 1387650 0 981162小車在懸臂 1235648 -516418.5 -706674 -353337產生彎矩的外力小車在制動下 外力合成下小車的位置 DL2DL2小車在跨中 173326 86663 99768 1191386小心在懸臂 173326 86663 -606996 -1431133.2 主梁的強度3.2.1 主梁彎曲應力驗算由表 3-1，3-2 可知，在水平和垂直平面內，小車位于跨中和懸臂支撐處時產生的彎矩最大，現(xiàn)分別驗算跨中和懸臂支撐兩個位置處主梁的彎曲應力。由公式求得跨中彎曲應力：251221. .SSMMyxLLzWIIxyx?????????????????33938654108547.10.2( )0.726????14. 3sMPMPaan??????懸臂支撐處彎曲應力 ：C3360954107928101.21.58.7.6SDCWxy???? ?????? ???????? ?????65.7.MPPaa??主腹板上邊緣點至軌頂距離為： 0hyg???134m?主腹板邊的局部壓應力為： 41.5807946.(24)20Pj MPmahy??????????????在水平面內，主梁還受偏斜運行時的水平側向載荷作用，由側向力對雙梁產生的水平彎矩如下： 0FSBDW?水平剛架計算模型為如圖 3-8 所示。26圖 3-8 水平剛架計算模型圖'2(50278)3051Kkxm????'31b????'9297022aB??小車在跨中，剛架的計算系數(shù)為： 1.106.3158312' ??????LIkrs小車在跨中，偏斜側向力為: 24PNS超前力為： LBPSW8.1965011 ???下橫梁中點的軸力為： 76212NPNd?下橫梁中點的水平剪切力為： 112.97352410'205aFP NdSkrs??????????????????主梁跨中的水平彎矩為: